JP2020169392A - 金属端子及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 金属端子及びその製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】 金属端子であって、端子本体と、第１めっき層と、第２めっき層と、第３めっき層と、を含む。端子本体は、接触部と、屈曲部と、半田付け部と、を備え、屈曲部の両端が接触部及び半田付け部にそれぞれ連結される。第１めっき層は、端子本体に設けられ、屈曲部における第１めっき層の厚さが０．３〜１．７５μｍの範囲で、残りの部分の厚さが２〜１０μｍの範囲である。第２めっき層は、第１めっき層の一部分に設けられ、接触部に対応し、第２めっき層の厚さが０．５〜２μｍの範囲である。第３めっき層は、第１めっき層の他の部分に設けられ、半田付け部に対応し、第３めっき層の厚さが０．０１〜０．１μｍ範囲である。屈曲部における第１めっき層の厚さを減少することにより、第１めっき層が剥がれて屈曲部で酸化や腐食の現象が発生することを防止でき、したがって金属端子の電気的安定性を維持できる。【選択図】 図３

Description

本発明は、電気コネクタ分野に関し、特に、金属端子及びその製造方法に関する。
各種コネクタの仕様に合わせるため、一般的な金属端子は、スタンピング方式によって曲げられ、次にめっき層を介し、ガルバニック（Ｇａｌｖａｎｉｃ）効果の原理を利用して、内部金属端子が外部環境に接触して酸化又は腐食を引き起こすのを防いでいる。
ただし、端子の屈曲部は、応力作用により、屈曲部におけるめっき層にクラック、損傷、さらにはめっき層の剥がれ（ｐｅｅｌｉｎｇ）の現象の発生が長い間観察されてきたところ、めっき層が部分的に剥がれることにより、屈曲部に加速された酸化、腐食の現象が発生して端子の導電特性に大きな影響を与える可能性がある。一般的に言えば、めっき層が２μｍを超えると、屈曲部にめっき層のクラックや損傷、さらには剥がれ（ｐｅｅｌｉｎｇ）の現象が見られた。
本発明は、かかる従来技術が直面する問題点を解決するため、金属端子及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る金属端子は、端子本体と、第１めっき層と、第２めっき層と、第３めっき層と、を含む。端子本体は、接触部と、屈曲部と、半田付け部と、を備え、屈曲部の両端が接触部及び半田付け部にそれぞれ連結される。第１めっき層は、端子本体に設けられ、屈曲部における第１めっき層の厚さが０．３〜１．７５μｍの範囲で、残りの部分の厚さが２〜１０μｍの範囲である。第２めっき層は、第１めっき層の一部分に設けられ、接触部に対応し、第２めっき層の厚さが０．５〜２μｍの範囲である。第３めっき層は、第１めっき層の他の部分に設けられ、半田付け部に対応し、第３めっき層の厚さが０．０１〜０．１μｍの範囲である。
幾つかの実施例において、屈曲部における第１めっき層の厚さは、０．５〜１．２５μｍの範囲で、残りの部分の厚さが２〜６μｍの範囲である。
幾つかの実施例において、第２めっき層の厚さは、０．７５〜１．５μｍの範囲で、第３めっき層の厚さが０．０２５〜０．０７５μｍの範囲である。
幾つかの実施例において、第１めっき層は、ニッケルめっき層又はニッケルタングステン合金めっき層である。より詳しくは、幾つかの実施例において、第２めっき層及び第３めっき層は金めっき層又は銀めっき層である。
ここでは、金属端子の製造方法をさらに提供する。金属端子の製造方法は、端子用意工程と、脱脂工程と、酸洗工程と、第１電気めっき工程と、第２電気めっき工程と、第３電気めっき工程と、封孔処理工程と、を含む。
端子用意工程は、接触部と、屈曲部と、半田付け部と、を備え、屈曲部の両端が接触部及び半田付け部にそれぞれ連結された端子本体を用意する工程である。脱脂工程は、端子本体の表面の油汚れを除去するために用いられる。酸洗工程は、端子本体の表面の酸化物を除去するために用いられる。第１電気めっき工程は、端子本体を第１めっき槽にセットし、遮蔽治具を屈曲部の近傍に設けて電気めっきを施して第１めっき層を端子本体に形成し、屈曲部における第１めっき層の厚さが０．３〜１．７５μｍの範囲で、残りの部分の厚さが２〜１０μｍの範囲である。第２電気めっき工程は、端子本体の接触部を第２めっき槽にセットして電気めっきを施して第１めっき層の一部分に第２めっき層を形成し、第２めっき層の厚さが０．５〜２μｍの範囲である。第３電気めっき工程は、端子本体の半田付け部を第２めっき槽にセットして電気めっきを施し、第１めっき層の他の部分に第３めっき層を形成し、第３めっき層が半田付け部に対応し、第３めっき層の厚さが０．０１〜０．１μｍの範囲である。封孔処理工程は、第１電気めっき工程、第２電気めっき工程及び第３電気めっき工程を終えた端子本体の表面に封孔処理剤を塗布する工程である。
幾つかの実施例において、屈曲部における第１めっき層の厚さは、０．５〜１．２５μｍの範囲で、残りの部分の厚さが２〜６μｍの範囲である。
幾つかの実施例において、第２めっき層の厚さは、０．７５〜１．５μｍの範囲で、第３めっき層の厚さが０．０２５〜０．０７５μｍの範囲である。
幾つかの実施例において、第１めっき層は、ニッケルめっき層又はニッケルタングステン合金めっき層である。より詳しくは、幾つかの実施例において、第２めっき層及び第３めっき層は金めっき層又は銀めっき層である。
上記実施例で説明したように、屈曲部における第１めっき層の厚さを減少することにより、第１めっき層が剥がれて屈曲部で酸化や腐食の現象が発生することを防止でき、したがって金属端子の電気的安定性を維持できる。
金属端子の立体図である。 図１の部位Ａの拡大断面図である。 図１の部位Ｂの拡大断面図である。 図１の部位Ｃの拡大断面図である。 金属端子の製造方法の流れ図である。
ある要素が、他の要素に「接続されている」又は「設けられている」と説明されているときは、他の要素の上に直接位置するか又は介在する要素が存在していてもよく、介在する要素を通じて要素と別の要素を接続することを理解されたい。対照的に、ある要素が、「他の要素の上に直接位置している」又は「他の要素に「直接接続されている」と記述されているときは、介在する要素が存在していないことになることを理解されたい。
「第１」、「第２」、「第３」などという用語は、１つの要素、構成部品、領域、層又は区域を他の要素、構成部品、領域、層又は区域とは区別するために用いられるにすぎず、必ずしも順番を記述するために使用されているのではない。また、例えば「下」及び「上」などのような、空間的に相対的な用語が、図に示されるような、１つの要素の、別の要素に対する関係性を説明する、説明の容易性のために、本明細書で使用される場合がある。空間的に相対的な用語は、図に示される配向に加えて、使用時又は動作時の装置の、種々の配向を包含することを意図する場合がある。例えば、図中の装置が反転された場合には、他の要素または特徴部の「下方」もしくは「下」として説明される要素は、他の要素または特徴部の「上方」に配向されることになる。これは相対的な配向関係を示すだけで、絶対的な配向関係ではない。
図１は、金属端子の立体図で、図２が図１の部位Ａの拡大断面図である。図３は、図１の部位Ｂの拡大断面図である。図４は、図１の部位Ｃの拡大断面図である。図１乃至図４に示すように、金属端子１は、端子本体１０と、第１めっき層２０と、第２めっき層３０と、第３めっき層４０と、を含む。図１に示すように、端子本体１０は、接触部１１と、屈曲部１３と、半田付け部１５と、を備え、屈曲部１３の両端が接触部１１及び半田付け部１５にそれぞれ連結される。
第１めっき層２０は、端子本体１０に設けられており、図３に示すように、屈曲部１３における第１めっき層２０の厚さが０．３〜１．７５μｍの範囲で、図２及び図４に示すように、残りの部分の厚さが２〜１０μｍの範囲である。より詳しくは、屈曲部１３における第１めっき層２０の厚さは０．５〜１．２５μｍの範囲であることが好ましく、残りの部分の厚さは２〜６μｍの範囲であることが好ましい。
ここでの端子本体１０は、金属板をスタンピング（ｓｔａｍｐｉｎｇ）して形成してもよく、端子本体１０の形成方法及び端子本体１０の形状は一例であり、これに限定されるものではなく、実際には接触部１１と屈曲部１３との間、及び屈曲部１３と半田付け部１５との間に端子本体１０の他の部分は存在する場合がある。また端子本体１０は、ただ１つの屈曲部１３を含まなくてもよい。端子本体１０の材料は、銅、アルミニウム、又は他の高導電性材料であってよい。第１めっき層２０は、端子本体１０よりも酸化電位が低く、導電性が良好な金属めっき層で、ニッケルめっき層であってもよいし、ニッケルタングステン合金めっき層であってもよい。ただし、これは一例であり、これに限定されるものではない。
図２に示すように、第２めっき層３０は、第１めっき層２０の一部分に設けられ、かつ第２めっき層３０が端子本体１０の接触部１１に対応し、第２めっき層３０の厚さが０．５〜２μｍの範囲で、好ましくは第２めっき層３０の厚さが０．７５〜１．５μｍの範囲である。図４に示すように、第３めっき層４０は、第１めっき層２０の他の部分に設けられ、かつ第３めっき層４０が半田付け部１５に対応し、第３めっき層４０の厚さが０．０１〜０．１μｍの範囲で、好ましくは第３めっき層４０の厚さが０．０２５〜０．０７５μｍの範囲である。第２めっき層３０及び第３めっき層４０は、端子本体１０及び第１めっき層２０よりも酸化電位が低く、導電性が良好な金属めっき層で、ここで金めっき層や銀めっき層であってもよい。ただし、これは一例であり、これに限定されるものではない。さらに、ＲＯＨＳ規制に適合するため、第１めっき層２０、第２めっき層３０、第３めっき層４０内には鉛（Ｐｂ）、カドミウム（Ｃｄ）、水銀（Ｈｇ）、六価クロム（Ｃｒ６＋）、ポリ臭化ジフェニルエーテル（ＰＢＤＥ）、及びポリ臭化ビフェニール（ＰＢＢ）等の物質を含まない。
下記の表１には、異なる時間で屈曲部１３にめっきを施し、Ｘ−ｒａｙ膜厚計により膜厚を測定してから光学顕微鏡で目視観察した実験結果を示している。ここでの「軽微な損傷」とは、目視観察により、めっき層の表面に明らかな損傷がないが、エッジにクラックが見られる、又は光学顕微鏡で明らかなクラックが見られ、き裂進展範囲全体の面積が屈曲部の面積の１０％を超えないことを意味する。重大な損傷は、目視観察によりめっき層の表面にクラックが入ってしまうことが観察できることを意味する。
上記の上表１から、第１めっき層２０の厚さは屈曲部１３の損傷又は剥がれに対して限界厚さの性質を有することが分かり、実施例１、実施例２と比較例１及び関連推計により、第１めっき層２０の厚さを１．７５μｍ以下に減少すると、屈曲部１３上の第１めっき層２０の役割を維持できると推定された。また、様々な起きる可能性のある酸化又は腐蝕状況を考慮すると、第１めっき層２０も薄すぎてはならず、一般的な経験では少なくとも０．３μｍ以上である。
図５は、金属端子の製造方法の流れ図である。図５に示すように、金属端子の製造方法Ｓ１は、端子用意工程Ｓ１０と、脱脂工程Ｓ２０と、酸洗工程Ｓ３０と、第１電気めっき工程Ｓ４０と、第２電気めっき工程Ｓ５０と、第３電気めっき工程Ｓ６０と、封孔処理工程Ｓ７０と、を含む。
図１乃至図４を併せて参照すると、端子用意工程Ｓ１０は、接触部１１と、屈曲部１３と、半田付け部１５と、を備え、屈曲部１３の両端が接触部１１及び半田付け部１５にそれぞれ連結された端子本体を用意する工程である。ここでの端子本体１０は、金属板をスタンピング（ｓｔａｍｐｉｎｇ）して形成してもよく、図内の形状及び製造方法は一例であり、これに限定されるものではない。
脱脂工程Ｓ２０は、端子本体１０の表面の油汚れ及び表面異物を除去するために用いられる。ここでの脱脂工程Ｓ２０は、アルカリ液や粉末状脱脂剤を用いて端子本体１０の表面の潤滑油、油汚れ又は髪毛や衣類屑、粉じん、埃等の端子本体１０上に付着している浮遊粒子状物質を除去するためのものである。本願が使用する実施例において、端子本体１０を温度５０〜６５℃、脱脂剤として銅粉を含有し、ボーメ度が１０〜２０Ｂｅの範囲である溶媒にセットし、電圧２Ｖの電力を５〜１０秒印加して脱脂を行う。ただし、様々な脱脂方法はいずれも実施でき、上記は一例であり、これに限定されるものではない。
酸洗工程Ｓ３０は、端子本体１０の表面の酸化物を除去するために用いられる。ここで脱脂工程Ｓ２０後の端子本体１０を酸洗槽にいれて浸漬し、酸洗槽は端子本体１０表面の酸化物及びきれいに除去されていない油汚れ、粉じん等を除去するため、通常硫酸、塩酸等の強酸であり、また酸エッチングによりその後のめっき層を表面に付着しやすくなる。本実施例における酸洗条件は、ボーメ度が８〜１５Ｂｅ、温度が常温（２０〜３０℃）の硫酸で、酸洗・浸漬時間が５〜１０秒である。これはあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、実際の酸洗条件は端子本体１０に応じて調整できる。
第１電気めっき工程Ｓ４０は、端子本体１０を第１めっき槽にセットし、遮蔽治具を屈曲部１３の近傍に設けて電気めっきを施し、ここで遮蔽治具が屈曲部１３を完全に遮蔽するのではなく、屈曲部１３の上方又は左右両側等に設けられてもよく、このように電流密度の低減方法により、屈曲部１３上の第１めっき層２０の厚さを減少させる。第１電気めっき工程Ｓ４０が終了した後、屈曲部１３における第１めっき層２０の厚さは０．３〜１．７５μｍの範囲で、他の部分の厚さが２〜１０μｍの範囲である。好ましくは、屈曲部１３における第１めっき層２０の厚さは、０．５〜１．２５μｍの範囲で、他の部分の厚さは２〜６μｍの範囲であることが好ましい。遮蔽治具で一部の電流を遮断することにより、１度の電気めっきで、異なる厚さの電気めっき効果を奏する。
第１めっき層２０は、ニッケルめっき層又はニッケルタングステン合金めっき層でもよいが、実施例においてニッケルめっきを例に取り、その電気めっきの条件は第１めっき槽内にニッケルめっき液を用意し、ここでニッケルイオン濃度が１〜３ｇ／Ｌ、塩化ニッケルが５〜１５ｇ／Ｌで、またホウ酸３３〜５５ｇ／Ｌを添加し、電気めっき液のボーメ度が２５〜３５Ｂｅ、ｐＨ値が３．８〜４．４、温度が５０〜６５℃である。屈曲部１３の左右両側に遮蔽治具を配置し、２Ｖの電圧を印加し、電気めっきを５〜１０秒制御する。これはあくまでも一例であり、これに限定されるものではない。
第２電気めっき工程Ｓ５０は、端子本体１０の接触部１１を第２めっき槽にセットして電気めっきを施し、第１めっき層２０の一部分に第２めっき層３０を形成する工程で、第２めっき層の厚さが０．５〜２μｍの範囲である。好ましくは０．７５〜１．５μｍの範囲である。第３電気めっき工程Ｓ６０は、端子本体１０の半田付け部１５を第２めっき槽にセットして電気めっきを施し、第１めっき層２０の他の部分に第３めっき層４０を形成する工程であり、第３めっき層４０が半田付け部１５に対応し、第３めっき層４０の厚さが０．０１〜０．１μｍの範囲で、好ましくは０．０２５〜０．０７５μｍの範囲である。
第２めっき層３０及び第３めっき層４０は、金めっき層又は銀めっき層であってもよく、第２めっき層３０が主に接触部１１の摩耗又は腐食をさらに防止することに加え、電気的安定性という効果をさらに奏する。第３めっき層４０は、半田付け部１５の摩耗又は腐食を防止することに加えて、半田との接合安定性という効果を奏する。実施例において金めっきを例に取り、その電気めっき条件は第１めっき槽にニッケルめっき液を用意し、ここで金イオン濃度が３〜６ｇ／Ｌ、導電性塩が８０〜１２０ｇ／Ｌ、平衡塩が８０〜１２０ｇ／Ｌ、置換防止剤が１〜１．５ｍｇ／Ｌで、電気めっき液のボーメ度が８〜１５Ｂｅ、ｐＨ値が３．８〜４．８、温度が５０〜６０℃である。１Ａの電流量を流して、電気めっきを３〜１０秒制御する。これはあくまでも一例であり、これに限定されるものではない。
封孔処理工程Ｓ７０は、第１電気めっき工程Ｓ４０、第２電気めっき工程Ｓ５０及び第３電気めっき工程Ｓ６０を終えた後の端子本体１０の表面に封孔処理剤を塗布する工程である。ここでの封孔処理剤は、水系封孔処理剤であり、塗布方法が浸漬法、スプレー法又はローラ塗り法などを用いてもよい。封孔処理剤により第１めっき層２０、第２めっき層３０及び第３めっき層４０に存在し得る細孔を封止する。ここでの実施例における製造条件は、水系封孔処理剤の水溶解度が２〜５％、温度が４０〜６０℃であり、浸漬法により塗布される。ただし、これはあくまでも一例であり、これに限定されるものではない。
上記をまとめ、屈曲部１３における第１めっき層２０の厚さを減少することで、第１めっき層２０の剥がれにより屈曲部１３に酸化又は腐食現象が発生するのを防止でき、このように金属端子１の電気的安定性を維持できることが分かる。
上述の説明は、単に本発明の最良の実施例を挙げたまでであり、本発明を限定しない。その他本発明の開示する要旨を逸脱することなく完成された同等効果の修飾または置換はいずれも後述の特許請求の範囲に含まれる。
１ 金属端子
１０ 端子本体
１１ 接触部
１３ 屈曲部
１５ 半田付け部
２０ 第１めっき層
３０ 第２めっき層
４０ 第３めっき層
Ｓ１ 金属端子の製造方法
Ｓ１０ 端子用意工程
Ｓ２０ 脱脂工程
Ｓ３０ 酸洗工程
Ｓ４０ 第１電気めっき工程
Ｓ５０ 第２電気めっき工程
Ｓ６０ 第３電気めっき工程
Ｓ７０ 封孔処理工程

Claims (10)

  1. 接触部と、屈曲部と、半田付け部と、を備え、前記屈曲部の両端は前記接触部及び前記半田付け部にそれぞれ連結された端子本体と、
    前記端子本体に設けられ、前記屈曲部における第１めっき層の厚さが０．３〜１．７５μｍの範囲で、残りの部分の厚さが２〜１０μｍの範囲である第１めっき層と、
    前記第１めっき層の一部分に設けられ、前記接触部に対応し、厚さが０．５〜２μｍの範囲である第２めっき層と、
    前記第１めっき層の他の部分に設けられ、前記半田付け部に対応し、厚さが０．０１〜０．１μｍの範囲である第３めっき層と、
    を含む、金属端子。
  2. 前記屈曲部における前記第１めっき層の厚さは、０．５〜１．２５μｍの範囲で、残りの部分の厚さが２〜６μｍの範囲である、請求項１に記載の金属端子。
  3. 前記第２めっき層の厚さは、０．７５〜１．５μｍの範囲で、前記第３めっき層の厚さが０．０２５〜０．０７５μｍの範囲である、請求項１に記載の金属端子。
  4. 前記第１めっき層は、ニッケルめっき層又はニッケルタングステン合金めっき層である、請求項１に記載の金属端子。
  5. 前記第２めっき層及び前記第３めっき層は、金めっき層又は銀めっき層である、請求項４に記載の金属端子。
  6. 接触部と、屈曲部と、半田付け部と、を備え、前記屈曲部の両端が前記接触部及び前記半田付け部にそれぞれ連結された端子本体を用意する端子用意工程と、
    前記端子本体の表面の油汚れを除去するための脱脂工程と、
    前記端子本体の表面の酸化物を除去するための酸洗工程と、
    前記端子本体を第１めっき槽にセットし、遮蔽治具を前記屈曲部の近傍に設けて電気めっきを施して第１めっき層を前記端子本体に形成し、前記屈曲部における前記第１めっき層の厚さが０．３〜１．７５μｍの範囲で、残りの部分の厚さが２〜１０μｍの範囲である第１電気めっき工程と、
    前記端子本体の前記接触部を第２めっき槽にセットして電気めっきを施して前記第１めっき層の一部分に第２めっき層を形成し、前記第２めっき層の厚さが０．５〜２μｍの範囲である第２電気めっき工程と、
    前記端子本体の前記半田付け部を前記第２めっき槽にセットして電気めっきを施し、前記第１めっき層の他の部分に第３めっき層を形成し、前記第３めっき層が前記半田付け部に対応し、前記第３めっき層の厚さが０．０１〜０．１μｍの範囲である第３電気めっき工程と、
    前記第１電気めっき工程、前記第２電気めっき工程及び前記第３電気めっき工程を終えた前記端子本体の表面に封孔処理剤を塗布する封孔処理工程と、
    を含む、金属端子の製造方法。
  7. 前記屈曲部における前記第１めっき層の厚さは、０．５〜１．２５μｍの範囲で、残りの部分の厚さが２〜６μｍの範囲である、請求項６に記載の製造方法。
  8. 前記第２めっき層の厚さは、０．７５〜１．５μｍの範囲で、前記第３めっき層の厚さが０．０２５〜０．０７５μｍの範囲である、請求項６に記載の製造方法。
  9. 前記第１めっき層は、ニッケルめっき層又はニッケルタングステン合金めっき層である、請求項６に記載の製造方法。
  10. 前記第２めっき層及び前記第３めっき層は、金めっき層又は銀めっき層である、請求項９に記載の製造方法。
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